DE10225339A1 - Verfahren zur Herstellung von Propionsäure und/oder Propionsäureestern durch katalytische Hydrierung von Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Propionsäure und/oder Propionsäureestern durch katalytische Hydrierung von Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern

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DE10225339A1 DE2002125339 DE10225339A DE10225339A1 DE 10225339 A1 DE10225339 A1 DE 10225339A1 DE 2002125339 DE2002125339 DE 2002125339 DE 10225339 A DE10225339 A DE 10225339A DE 10225339 A1 DE10225339 A1 DE 10225339A1
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Abstract

Schwefelverbindungen enthaltende Acrylsäure und/oder Acrylsäureester werden bei einer Temperatur in die Dampfphase überführt, die unterhalb der Schmelztemperatur der Schwefelverbindung liegt und die Dampfphase nachfolgend für katalytische Hydrierungen in Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern verwendet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Propionsäure und/oder Propionsäureestern durch katalytische Hydrierung von Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern mit molekularem Wasserstoff in der Gas- oder Flüssigphase und im Beisein von Katalysatoren, die wenigstens ein Metall aus den Elementgruppen 8 bis 11 des periodischen Systems der chemischen Elemente in seiner modernen Langform und/oder wenigstens eine chemischen Verbindung wenigstens eines dieser Metalle enthalten.
  • In der modernen Langform des periodischen Systems der chemischen Elemente werden die Elementgruppen in einfacher Weise arabisch durchnummeriert. D. h., Wasserstoff (H) gehört zur ersten (1.) und Helium (He) zur achtzehnten (18.) Elementgruppe. Die Metalle aus den Elementgruppen 8 bis 11 des periodischen Systems der chemischen Elemente in seiner modernen Langform sind daher die Metalle Fe, Ru, Os, Ni, Pd, Pt, Co, Rh, Ir sowie die Metalle Cu, Ag und Au. Die ersten neun der genannten Metalle (in der gewählten Abfolge) bilden die Eisen-Gruppe. Von diesen werden die Elemente Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt als Platinmetalle zusammengefaßt, während die Metalle Ag und Au zu den Metametallen gehören.
  • Propionsäure ist allgemein bekannt und findet vielfache Anwendung. Beispielsweise wird sie in Form ihrer Ca- bzw. Na-Salze zur Konservierung von Futter- und Lebensmitteln eingesetzt oder als Ausgangsstoff zur Herstellung von Herbiziden verwendet. Ester der Propionsäure werden u. a. als Lösungsmittel, Weichmacher oder Comonomere (Vinylpropionat) angewendet.
  • Es ist bekannt, Propionsäure und/oder Propionsäureester durch katalytische Hydrierung von Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern mit molekularem Wasserstoff in der Gas- oder Flüssigphase und im Beisein von Katalysatoren durchzuführen, die wenigstens ein Metall aus den Elementgruppen 8 bis 11 des periodischen Systems der chemischen Elemente in seiner modernen Langform und/oder wenigstens eine chemische Verbindung wenigstens eines dieser Elemente enthalten.
  • Das Hydrierverfahren der DE-A 23 10 754 ist ein heterogen katalysiertes Verfahren, das unter Druck in der Flüssigphase durchgeführt wird. Bevorzugt wird das Verfahren der DE-A 23 10 754 in einem Flüssigwirbelbett ausgeführt. Grundlage der Flüssigphase ist ein Lösungsmittel. Als solches kommt z. B. Wasser in Betracht. Bevorzugtes Lösungsmittel ist jedoch Propionsäure. Als Katalysator wird ein Trägerkatalysator empfohlen, auf den als katalytisch aktives Material Palladium aufgebracht ist.
  • Hinsichtlich der Frage der Polymerisationsinhibierung der für die Hydrierung zu verwendenden Acrylsäure schweigt sich die DE-A 23 10 754 aus.
  • Aus "Polyhedron", Vol. 15, No. 8, 1241-1251 (19676) ist bekannt, Propionsäure durch homogene katalytische (an Ruthenium-Phosphin- Komplexen) Hydrierung in der Flüssigphase (bevorzugtes Lösungsmittel ist Methanol) zu erzeugen. Typische Reaktionstemperaturen betragen dabei 60°C, und der Wasserstoffdruck kann z. B. bei 3 MPa liegen. Hinsichtlich der Frage der Polymerisationsinhibierung der Acrylsäure schweigt sich auch diese Literaturstelle aus.
  • Das polnische Patent PL-94748 empfiehlt, Propionsäure durch heterogen katalysierte Hydrierung in der Gasphase herzustellen. Als Katalysator wird dabei ein Kupfer-Zink-Katalysator als zweckmäßig erachtet, der auf Aluminiumoxid aufgebracht ist. Der Hydrierungsprozess verläuft bei z. B. Temperaturen von 250 bis 350°C im Katalysatorfestbett bei Drücken von Normaldruck bis 6 atm mit Propionsäureselektivitäten von wenigstens 95 mol-%. Mit Vorteil wird die Acrylsäure in der Gasphase mittels Wasserdampf verdünnt. Als Rohstoff wird daher in zweckmäßiger Weise eine 20 gew.-%ige, wässrige Acrylsäurelösung verwendet, die nach Verdampfen mit molekularem Wasserstoff gemischt und anschließend im Gemisch dem Katalysatorbett zugeführt wird.
  • Das polnische Patent PL-97461 gibt die gleiche Empfehlung wie das PL-94748; als Katalysator wird jedoch ein Pt auf Al2O3 -Festbettkatalysator empfohlen. Die Frage der Polymerisationsinhibierung wird auch in den beiden vorgenannten, polnischen Patenten nicht diskutiert.
  • In "Chem. Prum.", 37 (1987), 651 bis 653 wird die Möglichkeit der Herstellung von Propionsäure durch katalytische Hydrierung von Acrylsäure in der Gasphase an geträgerten Metallkatalysatoren (Pd, Ni, Cu) offenbart. Als Rohstoff wird dazu mit Hydrochinon polymerisationsinhibierte, flüssige Acrylsäure verwendet, aus welcher zum Zweck der Hydrierung Acrylsäure in die Gasphase überführt wurde.
  • Die DE-A 28 34 91 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Propionsäureethylester durch katalytische Hydrierung von Acrylsäureethylester. Als Katalysatoren werden dabei Rhodiumkomplexverbindungen eingesetzt. Ähnliche Katalysatoren empfiehlt auch die EP-A 408 338 zur katalytischen Hydrierung von Acrylsäurederivaten.
  • Ausführungen zur Polymerisationsinhinbierung werden in den vorgenannten Schriften ebenso wenig wie in "Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry", 60 (1975), 75-80 gemacht, die eine kathodische Reduzierung von Acrylsäure zu Propionsäure an einer platinisierten Platinelektrode lehrt. Der in dieser Schrift verwendete Begriff des Katalysators soll solche Elektroden, die aus wenigstens einem Metall der Elementgruppen 8 bis 11 des periodischen Systems der chemischen Elemente in seiner modernen Langform bestehen und/oder mit wenigstens einem solchen Metall metallisiert sind, auch umfassen.
  • In ähnlicher Weise soll der in dieser Schrift verwendete Begriff Acrylsäure und/oder Acrylsäureester auch Lösungen von Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern umfassen.
  • D. h., bei den für das erfindungsgemäße Verfahren zu verwendenden Acrylsäuren und/oder Acrylsäureestern kann es sich auch um Lösungen von Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern handeln, deren Gehalt an Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern ≥ 5 bis < 100% ihres Gewichtes, oder ≥ 10 bis < 100% ihres Gewichtes, oder ≥ 20 bis < 100% ihres Gewichtes, oder ≥ 40 bis < 100% ihres Gewichtes, oder ≥ 60 bis < 100% ihres Gewichtes, oder ≥ 80 bis < 100% ihres Gewichtes, oder ≥ 90 bis < 100% ihres Gewichtes, oder ≥ 90 bis < 100% ihres Gewichtes beträgt. Handelt es sich um solche Lösungen, wird deren Gehalt an von Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern verschiedenen Verbindungen in der Regel wenigstens 5% ihres Gewichtes betragen.
  • Acrylsäure wird üblicherweise durch katalytische Gasphasenoxidation von Alkanen, Alkanolen, Alkenen und/oder Alkanalen erhalten, die 3 C-Atome enthalten. Besonders vorteilhaft ist Acrylsäure z. B. durch katalytische Gasphasenoxidation von Propan, Propen und/oder Acrolein erhältlich. Als Ausgangsverbindungen sind aber auch solche denkbar, aus welchen sich die eigentliche C3-Ausgangsverbindung während der Gasphasenoxidation erst intermediär bildet.
  • Dabei werden diese Ausgangsgase, in der Regel mit Inertgasen, wie Stickstoff, CO, CO2, gesättigten Kohlenwasserstoffen, Edelgasen und/oder Wasserdampf verdünnt, im Gemisch mit Sauerstoff bei erhöhten Temperaturen (üblicherweise 200 bis 400°C) sowie gegebenenfalls erhöhtem Druck über übergangsmetallische (z. B. Mo, V, W und/oder Fe enthaltende) Mischoxidkatalysatoren geleitet und oxidativ in Acrylsäure umgewandelt (vgl. z. B. DE-A 44 05 059, EP-A 253 409, EP-A 92097, DE-A 44 31 957 und DE-A 44 31 949).
  • Aufgrund zahlreicher im Verlauf der katalytischen Gasphasenoxidation erfolgender Parallel- und Folgereaktionen sowie aufgrund der mitzuverwendenden, inerten Verdünnungsgase wird bei der katalytischen Gasphasenoxidation jedoch keine reine Acrylsäure sondern ein Reaktionsgasgemisch erhalten, das im wesentlichen Acrylsäure, die inerten Verdünnungsgase und Nebenprodukte enthält, aus welchen die Acrylsäure abgetrennt werden muß.
  • Üblicherweise erfolgt die Abtrennung so, daß man die Acrylsäure in einem Lösungsmittel absorbiert und nachfolgend das Absorbat extraktiv und/oder rektifikativ weiterbearbeitet, um eine möglichst reine Acrylsäure zu gewinnen (vgl. z. B. EP-B 717 029, EP-A 1 125 912, EP-A 982 289, EP-A 982 287, DE-A 196 06 877).
  • Alternativ kann das Produktgasgemisch der Gasphasenoxidation auch fraktioniert kondensiert werden, wie es z. B. die DE-A 197 40 253 beschreibt. Die dabei entnommene Acrylsäure kann bei Bedarf kristallisativ und/oder destillativ weitergereinigt werden.
  • Charakteristisch für die angewandten Trennverfahren ist, daß praktisch in allen Fällen die Acrylsäure in die kondensierte, flüssige Phase (als Lösung oder als Reinsubstanz) gezwungen wird. Durch Zusatz geeigneter Alkohole zu diesen Flüssigphasen lassen sich im Beisein saurer oder basischer Katalysatoren in entsprechender Weise in der Flüssigphase befindliche Acrylsäureester (als Lösung oder als Reinsubstanz) gewinnen. Beispiele für solche in dieser Schrift relevante Acrylsäureester sind Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, tert.-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat.
  • Gewünschte Eigenschaft und Nachteil von in flüssiger Phase befindlicher Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern ist deren ausgeprägte Neigung zur radikalischen Polymerisation. Nachteil deshalb, weil eine sichere Handhabung von in flüssiger Phase befindlicher Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern stets den Zusatz von die radikalische Polymerisation unterdrückenden und/oder hemmenden Substanzen, sogenannten Polymerisationsinhibitoren, erfordert.
  • Solche Polymerisationsinhibitoren können beispielsweise Phenole, Chinone oder Hydrochinone, N-Oxyle, aromatische Amine oder Phenylendiamine, Hydroxylamine, Harnstoffderivate, phosphorhaltige Verbindungen, Heterocyclen mit fünf- oder sechsgliedrigen Ringen, Oxime, Imine oder Metallsalze, aber auch schwefelhaltige Verbindungen sein.
  • Insbesondere bei den teilweise erhöhte Temperaturen erfordernden Verfahren der Acrylsäureabtrennung aus dem Produktgasgemisch der Gasphasenoxidation sowie bei den normalerweise gleichfalls vergleichsweise stringente Reaktionsbedingungen erfordernden Verfahren der Veresterung von Acrylsäure ist die Mitverwendung von besonders ausgeprägt inhibierend wirkenden Polymerisationsinhibitoren, sogenannten Prozessinhibitoren, erforderlich.
  • Zu diesen zählen u. a. die Schwefel enthaltenden Verbindungen, wie Diphenylsulfid, Sulfonamide, Ovothiole oder schwefelhaltige Naturstoffe, wie Cystein oder Phenothiazin, unter denen der letztere besonders effizient inhibiert und ein bevorzugtes Mittel zur Polymerisationsinhibierung von Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern bei deren prozessualer Behandlung in flüssiger Phase befindlich ist. Selbstredend können die genannten, schwefelhaltigen Verbindungen auch in Kombination mit nicht Schwefel enthaltenden Polymerisationsinhibitoren angewendet werden.
  • Bezogen auf den Gehalt aus Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern beträgt die Einsatzmenge an Schwefel enthaltenden Polymerisationsinhibitoren in der Regel 30 bis 1000 Gew.-ppm. Dies trifft insbesondere im Fall von Phenothiazin zu.
  • Beabsichtigt man nun, wenigstens eine solche Schwefelverbindung enthaltende Acrylsäure und/oder Acrylsäureester zum Zweck der Herstellung von Propionsäure und/oder Propionsäureestern durch katalytische Hydrierung mit molekularem Wasserstoff in der Gas- oder Flüssigphase und im Beisein von Katalysatoren, die wenigstens ein Metall aus den Elementgruppen 8 bis 11 des periodischen Systems der chemischen Elemente in seiner Langform und/oder wenigstens eine chemische Verbindung wenigstens eines dieser Metalle enthalten, zu verwenden, ist zu beachten, daß Schwefel enthaltende Verbindungen solche Edelmetallkatalysatoren in der Regel vergiften, weshalb sie vorab einer wie vorstehend beschriebenen Hydrierung abzutrennen sind (vgl. W. Birch, "Tetrahedron Lett.", 1967, 1935 oder Barbier, Lamy-Pitara, Marecot, Boitiaux, Cosyns, Verna in "Adv. Cataly.", 1990, 37, 279-318).
  • Als Abtrennverfahren sind die unterschiedlichsten Trennverfahren denkbar (z. B. durch Kristallisation). Vermutlich zieht der Fachmann auch eine Abtrennung dadurch in Betracht, daß die zu hydrierende Acrylsäure, der zu hydrierende Acrylsäureester oder das zu hydrierende Gemisch aus Acrylsäure und Acrylsäureester, die wenigstens eine Schwefel enthaltende Verbindung zugesetzt enthält, vorab ihrer Hydrierung in die Dampfphase überführt wird, wobei die Schwefel enthaltende Verbindung zurückbleibt.
  • Eingehende Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß die alleinige Maßnahme der Überführung in die Dampfphase vorab der angestrebten Hydrierung in der Regel nicht ausreichend ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein verbessertes Verfahren zur Verfügung zu stellen.
  • Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von Propionsäure und/oder Propionsäureestern durch katalytische Hydrierung von Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern mit molekularem Wasserstoff in der Gas- oder Flüssigphase und im Beisein von Katalysatoren, die wenigstens ein Metall aus den Elementgruppen 8 bis 11 des periodischen Systems der chemischen Elemente in seiner modernen Langform und/oder wenigstens eine chemisch Verbindung wenigstens eines dieser Metalle enthalten, gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß:
    • - die zu hydrierende Acrylsäure, der zu hydrierende Acrylsäureester, oder das zu hydrierende Gemisch aus Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern wenigstens eine Schwefel enthaltende Verbindung zugesetzt enthält,
    • - die zu hydrierende Acrylsäure, der zu hydrierende Acrylsäureester oder das zu hydrierende Gemisch aus Acrylsäure und Acrylsäureester vorab ihrer Hydrierung bei einem Arbeitsdruck P in die Dampfphase überführt werden,
    • - die Überführung der Acrylsäure, des Acrylsäureesters oder des Gemisches aus Acrylsäure und Acrylsäureester in die Dampfphase bei einer Temperatur T durchgeführt wird, für die einerseits T ≥ Tsiede und andererseits T ≤ Tschmelz gilt, wobei Tsiede die Siedetemperatur der Acrylsäure, des Acrylsäureesters oder des Gemisches aus Acrylsäure und Acrylsäureester beim Arbeitsdruck P und Tschmelz die höchste Schmelztemperatur der wenigstens einen Schwefel enthaltenden Verbindung beim Arbeitsdruck P ist, und
    • - die Dampfphase als solche oder nach ihrer Kondensation zur katalytischen Hydrierung der enthaltenen Acrylsäure und/oder des enthaltenen Acrylsäureesters mit molekularem Wasserstoff verwendet wird.
  • Erfindungsgemäß zweckmäßig wird die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in die Dampfphase überführte zu hydrierende Acrylsäure, zu hydrierende Acrylsäureester oder zu hydrierende Gemisch aus Acrylsäure und Acrylsäureester einer katalytischen Hydrierung in der Gasphase unterworfen.
  • Dazu wird der die zu hydrierende Acrylsäure, den zu hydrierenden Acrylsäureester oder das zu hydrierende Gemisch aus Acrylsäure und Acrylsäureestern enthaltenden Dampfphase molekularer Wasserstoff zugeführt (der bereits auf die Hydriertemperatur vorerwärmt sein kann) und das dabei resultierende Gasgemisch der Katalysatorbeschickung zugeführt und, wie im zitierten Stand der Technik beschrieben, die Hydrierung durchgeführt. Aus dem dabei resultierenden Produktgasgemisch kann die darin enthaltene Propionsäure sowie noch gegebenenfalls enthaltenes Lösungsmittel und/oder Verdünnungsmittel durch einfache Kondensation abgetrennt werden (bei Bedarf kann das dabei anfallende Kondensat in an sich bekannter Weise (z. B. rektifikativ) weiteren Reinigungsschritten unterworfen werden). Der dabei verbleibende, nicht umgesetzte, molekulare Wasserstoff, der normalerweise, bezogen auf die Stöchiometrie der Hydrierung, im Überschuß (molar gerechnet im bis zu 20-fachen Überschuß) eingesetzt wird, kann teilweise oder vollständig in die Hydrierung rückgeführt werden.
  • Der molekulare Wasserstoff kann aber auch bereits aktiv am Verfahren zur Überführung in die Dampfphase beteiligt sein, indem man ihn durch die siedende, die Acrylsäure, den Acrylsäureester oder das Gemisch aus Acrylsäure und Acrylsäureester und die Schwefelverbindung enthaltende Flüssigphase führt.
  • Die entweichende Dampfphase enthält dann sowohl bereits die zu hydrierende Acrylverbindung als auch den für die Hydrierung benötigten, molekularen Wasserstoff. Gegebenenfalls kann der Dampfphase zusätzlicher, molekularer Wasserstoff zugesetzt werden.
  • Die katalytische Hydrierung in der Gasphase wird in der Regel bei einer Temperatur von 140°C bis 250°C und bei Drücken von 1 bis 25 bar durchgeführt.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt ist eine Durchführung der katalytischen Hydrierung in der Gasphase, da in der Gasphase die Polymerisationsneigung der Acrylsäure stark vermindert ist und eine Polymerisationsneuinhibierung unterbleiben kann. Festbettverfahren sind gegenüber Wirbelbettverfahren bevorzugt.
  • Als Katalysatoren für eine solche Gasphasenhydrierung eignen sich prinzipiell alle im Stand der Technik bekannten Hydrierkatalysatoren auf der Grundlage der erfindungsrelevanten Metalle, insbesondere aber die kommerziell erhältlichen BASF-Hydrierkatalysatoren HO-12 und HO-13 (beide Katalysatoren = 0,3 Gew.-% bzw. 0,5 Gew.-% Pd auf Al2O3-Träger).
  • Als Katalysatorgeometrie eignen sich Stränge. Häufig wird der Hydrierkatalysator mit Inertmaterial (z. B. Raschigringe) verdünnt.
  • Die erfindungsgemäß durchzuführende, katalytische Hydrierung kann selbstredend aber auch in der Flüssigphase durchgeführt werden. Dazu ist es erforderlich, daß nach der Überführung der zu hydrierenden Acrylsäure, des zu hydrierenden Acrylsäureesters oder des zu hydrierenden Gemisches aus Acrylsäure und Acrylsäureester in die Dampfphase (diese Überführung kann sowohl bei Normaldruck als auch bei reduziertem Druck durchgeführt werden) die Dampfphase zunächst wieder kondensiert wird. Die dabei anfallende, Acrlymonomere enthaltende, kondensierte Phase muß selbstverständlich wieder polymerisationsinhibiert werden. Dazu wird man in erfindungsgemäß zweckmäßiger Weise keine Schwefel enthaltenden Polymerisationsinhibitoren verwenden. Für diese Fälle geeignete Polymerisationsinhibitoren sind jedoch z. B. Phenole, wie Hydrochinon oder der Monomethylether des Hydrochinons. Es können aber auch N-Oxyle, wie 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-N-oxyl oder phosphorhaltige Verbindungen, wie Triphenylphosphat, verwendet werden.
  • Vorab der Durchführung der katalytischen Hydrierung kann bei der Überführung in die Dampfform gegebenenfalls mitverwendetes Lösungsmittel noch abgetrennt werden. Flüssigphasenhydrierungen werden jedoch in der Regel in Lösungsmitteln durchgeführt, so daß eine Mitverwendung von Lösungsmittel ohne nachfolgende Abtrennung bereits beim Überführen in die Dampfphase erfindungsgemäß zweckmäßig sei kann. Überschüssiger Wasserstoff kann auch hier abgetrennt und in die Hydrierung rückgeführt werden. Die Hydrierung und die Aufarbeitung des Produktgemisches kann wie im Stand der Technik beschrieben erfolgen. Erfindungsgemäß günstig läßt sich das erfindungsgemäß erforderliche Überführen in die Dampfphase so durchführen, daß man einen doppelwandigen Rohrverdampfer mit inerten Füllkörpern (z. B. Raschigringen) füllt. Im Zwischenraum wird ein Heizmedium (z. B. ein Wärmeträger) geführt, um den Rohrverdampfer auf der gewünschten Verdampfungstemperatur zu halten.
  • Dann wird dem Rohrverdampfer die Acrylsäure, der Acrylsäureester oder das Gemisch aus Acrylsäure und Acrylsäureester zugetropft. Im Gleichstrom oder im Gegenstrom kann durch den Rohrverdampfer der zur Hydrierung zu verwendende, molekulare Wasserstoff geführt werden.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß auch über einen längeren Zeitraum kaum eine Desaktivierung des zur Hydrierung verwendeten Edelmetallkatalysators eintritt. Erfindungsgemäß bevorzugt sind als Edelmetall die Platinmetalle.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Hydrierung von mit Phenothiazin inhibierten Acrylsäuren, wie sie z. B. nach den in den Schriften DE-A 101 15 277, EP-A 982 289, EP-A 982 288, EP-A 982 287, DE-A 196 06 877, DE-A 196 31 645, DE-A 10 218 419, DE-A 197 40 253, DE-A 196 27 847 und DE-A 199 24 532 beschriebenen Verfahren erhältlich sind.
  • Diese Acrylsäuren enthalten in üblicher Weise ≥ 98 Gew.-%, häufig ≥ 99 Gew.-% Acrylsäure, sowie bis zu 1000 Gew.-ppm Phenothiazin.
  • In der Literatur werden sie auch als Roh-Acrylsäuren bezeichnet.
  • Enthält die erfindungsgemäß zu verdampfende Acrylsäure und/oder der Acrylsäureester mehr als eine Schwefelverbindung ist es erfindungsgemäß wesentlich, daß die Überführung in die Dampfphase beim Arbeitsdruck P bei einer Temperatur erfolgt, die wenigstens unterhalb der höchstliegenden der verschiedenen Schmelztemperaturen der verschiedenen enthaltenen Schwefelverbindungen liegt. Erfindungsgemäß bevorzugt liegt sie unterhalb der tiefstliegenden der verschiedenen Schmelztemperaturen (beim Arbeitsdruck P) der verschiedenen enthaltenen Schwefelverbindungen.
  • In den nachfolgenden Beispielen kann anstelle der Doppelwandverdampfer auch ein einwandiger Verdampfer eingesetzt werden, dessen Oberfläche elektrisch beheizt wird. Das gleiche gilt für den Doppelwandrohrreaktor.
  • Beispiele und Vergleichsbeispiele Vergleichsbeispiel 1
  • Ein Doppelwandrohrverdampfer aus Edelstahl (Rohrlänge: 85 cm; Innendurchmesser: 3 cm; Wanddicke: 4 mm;) war auf seiner gesamten Länge mit Raschigringen (Material: SiO2 (Quarzglas); Außendurchmesser: 3 mm; Innendurchmesser: 2 mm; Länge: 3 mm) beschickt.
  • Ein Doppelwandrohrreaktor aus Edelstahl (Rohrlänge: 85 cm; Innendurchmesser: 3 cm; Wanddicke: 4 mm;) war von unten nach oben zunächst auf einer Länge von 4 cm mit Raschigringen (Material: SiO2 (Quarzglas); Außendurchmesser: 3 mm; Innendurchmesser: 2 mm; Länge: 3 mm;) beschickt. Im Anschluss daran war der Doppelwandrohrreaktor mit einer homogenen Mischung aus 130 ml = 135,1 g des BASF-Hydrierkatalysators HO-12 (0,3 Gew.-% Pd auf y-Al2O3, Stränge der Länge 0,3 cm und des Durchmessers 0,3 cm) und 226 ml Raschigringen (Material: SiO2 (Quarzglas); Außendurchmesser: 3 mm; Innendurchmesser: 2 mm; Länge: 3 mm;) beschickt. Die Restlänge des Doppelwandrohrreaktors war nur mit Raschigringen beschickt (Material: SiO2 (Quarzglas); Außendurchmesser: 3 mm; Innendurchmesser: 2 mm; Länge: 3 mm;).
  • Sowohl der Zwischenraum des Doppelwandrohrverdampfers als auch des Doppelwandrohrreaktors wurde mit einem Wärmeträgeröl beschickt, das eine Temperatur von 185°C aufwies.
  • Der Doppelwandrohrverdampfer wurde mit 0,16 mol/h einer Acrylsäure beschickt (von oben nach unten), die nachfolgende Zusammensetzung aufwies:

    Acrylsäure: 99,75 Gew.-%,
    Essigsäure: 0,10 Gew.-%,
    Propionsäure: 0,02 Gew.-%,
    Diacrylsäure: 0,05 Gew.-%,
    Furfurale: < 5 Gew.-ppm,
    Benzaldehyd: < 5 Gew.-ppm,
    Phenothiazin: < 5 Gew.-ppm,
    Wasser: < 0,10 Gew.-% und
    4-Methoxyphenol: 200 Gew.-ppm.
    (Inhibitor).
  • Der Schmelzpunkt von 4-Methoxyphenol beträgt bei Normaldruck 53°C.
  • Im Gleichstrom mit der Acrylsäure wurden durch den Doppelwandrohrverdampfer 15,63 mol/h an molekularem Wasserstoff (bestehend aus Frischwasserstoff und Kreiswasserstoff) geführt.
  • Das den Verdampfer verlassende Gemisch aus Acrylsäure und molekularem Wasserstoff wurde unmittelbar von unten nach oben durch den Doppelwandrohrreaktor geführt. An dessen Ende herrschte Atmosphärendruck. Die Temperatur in der Reaktormitte betrug ca. 220°C. In einem bei 10°C betriebenen Abscheider wurden die im Produktgasstrom enthaltene, nicht umgesetzte Acrylsäure und gebildete Propionsäure auskondensiert und der verbliebene, molekulare Wasserstoff in die Hydrierung rückgeführt und auf die Beschickungsmenge für den Verdampfer ergänzt.
  • Bezogen auf die molare Summe aus Acrylsäure und Propionsäure enthielt das Kondensat über eine Betriebszeit von 150 h 99,8 mol-% Propionsäure.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Ein Doppelwandrohrverdampfer aus Edelstahl (Rohrlänge: 85 cm; Innendurchmesser: 3 cm; Wanddicke: 4 mm;) war auf seiner gesamten Länge mit Raschigringen (Material: SiO2 Quarzglas); Außendurchmesser: 3 mm; Innendurchmesser: 2 mm; Länge: 3,mm;) beschickt.
  • Ein Doppelwandrohrreaktor aus Edelstahl (Rohrlänge: 120 cm; Innendurchmesser: 3 cm; Wanddicke: 4 mm;) war auf seiner gesamten Länge mit einer homogenen Mischung aus 400 ml = 446 g des BASF- Hydrierkatalysators HO-13 (0,5 Gew.-% Pd auf γ-Al2O3, Stränge der Länge 0,3 cm und des Durchmessers 0,3 cm) und 400 ml Raschigringen (Material: SiO2 (Quarzglas); Außendurchmesser: 3 mm; Innendurchmesser: 2 mm, Länge: 3 mm;) beschickt: Sowohl der Zwischenraum des Doppelwandrohrverdampfers als auch des Doppelwandrohrreaktors wurde mit einem Wärmeträgeröl beschickt. Das Wärmeträgeröl des Verdampfers hatte eine Temperatur von 210°C; das des Reaktors hatte eine Temperatur von 180°C.
  • Der Doppelwandrohrverdampfer wurde mit 1,0 mol/h einer Acrylsäure beschickt (von oben nach unten), die nachfolgende Zusammensetzung aufwies:

    Acrylsäure: 99 Gew.-%
    Essigsäure: 1500 Gew.-ppm,
    Wasser: 80 Gew.-ppm,
    Ameisensäure: 10 Gew.-ppm,
    Allylacrylat: 80 Gew.-ppm,
    Maleinsäureanhydrid: 60 Gew.-ppm,
    Propionsäure: 200 Gew.-ppm,
    Furfurale: 210 Gew.-ppm und
    Phenothiazin: 400 Gew.-ppm.
  • Der Schmelzpunkt von Phenothiazin beträgt bei Normaldruck 186°C.
  • Im Gegenstrom zur Acrylsäure wurden durch den Doppelwandrohrverdampfer 44,6 mol/h an molekularem Wasserstoff geführt (bestehend aus Frischwasserstoff und Kreiswasserstoff).
  • Das den Verdampfer verlassende Gemisch aus Acrylsäure und molekularem Wasserstoff wurde unmittelbar von unten nach oben durch den über dem Verdampfer angeordneten Doppelwandrohrreaktor geführt. An dessem Ende herrschte Atmosphärendruck. Die Temperatur in der Reaktormitte betrug 186°C. In einem bei 10°C betriebenen Abscheider wurden die im Produktgasstrom enthalten,e nicht umgesetzte Acrylsäure und gebildete Propionsäure auskondensiert und der verbliebene, molekulare Wasserstoff in die Hydrierung rückgeführt und auf die Beschickungsmenge für den Verdampfer ergänzt.
  • Bezogen auf die molare Summe aus Acrylsäure und Propionsäure enthielt das Kondensat nach einer Betriebszeit von 2 h bereits nur noch 21 mol-% Propionsäure und 79 mol-% Acrylsäure. Der Acrylsäureumsatz ließ sich auch nicht durch eine Erhöhung der Temperatur im Hydrierreaktor verbessern. Der geringe Acrylsäureumsatz wird auf eine Vergiftung des Edelmetallkatalysators durch den S-haltigen Inhibitor zurückgeführt.
  • Beispiel
  • Das Vergleichsbeispiel 2 wurde wiederholt; die Temperatur des Wärmeträgeröls betrug jedoch nicht 210°C, sondern 180°C. Über einen Zeitraum von 170 h betrug der Propionsäuregehalt des Kondensats (bezogen auf die Summe von Propionsäure und Acrylsäure) 99,2 bis 99,9 mol-%. Eine Desaktivierung des Edelmetallkatalysators wurde nicht beobachtet.

Claims (1)

  1. Verfahren zur Herstellung von Propionsäure und/oder Propionsäureestern durch katalytische Hydrierung von Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern mit molekularem Wasserstoff in der Gas- oder Flüssigphase und im Beisein von Katalysatoren, die wenigstens ein Metall aus den Elementgruppen 8 bis 11 des periodischen Systems der chemischen Elemente in seiner modernen Langform und/oder wenigstens eine chemische Verbindung wenigstens eines dieser Metalle enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß
    die zu hydrierende Acrylsäure, der zu hydrierende Acrylsäureester oder das zu hydrierende Gemisch aus Acrylsäure und Acrylsäureester wenigstens eine Schwefel enthaltende Verbindung zugesetzt enthält,
    die zu hydrierende Acrylsäure, der zu hydrierende Acrylsäueester oder das zu hydrierende Gemisch aus Acrylsäure und Acrylsäureester vorab ihrer Hydrierung bei einem Arbeitsdruck P in die Dampfphase überführt werden,
    die Überführung der Acrylsäure, des Acrylsäureesters oder des Gemisches aus Acrylsäure und Acrylsäureester in die Dampfphase bei einer Temperatur T durchgeführt wird, für die einerseits T ≥ Tsiede und andererseits T ≤ Tschmelz gilt, wobei Tsiede die Siedetemperatur der Acrylsäure, des Acrylsäureesters oder des Gemisches aus Acrylsäure und Acrylsäureester beim Arbeitsdruck P und Tschmelz die höchste Schmelztemperatur der wenigstens einen Schwefel enthaltenden Verbindung beim Arbeitsdruck P ist, und
    die Dampfphase als solche oder nach ihrer Kondensation zur katalytischen Hydrierung der enthaltenen Acrylsäure und/oder der enthaltenen Acrylsäureester mit molekularem Wasserstoff verwendet wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010010291A2 (fr) * 2008-07-22 2010-01-28 Arkema France Fabrication de propionate de vinyle a partir de matieres renouvelables, propionate de vinyle obtenu et utilisations

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010010291A2 (fr) * 2008-07-22 2010-01-28 Arkema France Fabrication de propionate de vinyle a partir de matieres renouvelables, propionate de vinyle obtenu et utilisations
FR2934264A1 (fr) * 2008-07-22 2010-01-29 Arkema France Fabrication d'esters de vinyle a partir de matieres renouvelables, esters de vinyle obtenus et utilisations
WO2010010291A3 (fr) * 2008-07-22 2010-03-25 Arkema France Fabrication de propionate de vinyle a partir de matieres renouvelables, propionate de vinyle obtenu et utilisations
CN102099325A (zh) * 2008-07-22 2011-06-15 阿肯马法国公司 由可再生材料制备丙酸乙烯酯、获得的丙酸乙烯酯和其用途
US8440859B2 (en) 2008-07-22 2013-05-14 Arkema France Method for producing bioresourced propionic acid from glycerol
US9206110B2 (en) 2008-07-22 2015-12-08 Arkema France Method for producing bioresourced propionic acid from glycerol

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